专利名称：一种水泥窑炉烟气脱硝装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水泥窑炉排放污染物控制技术，尤其涉及一种在特定的条件下高效脱除氮氧化物的水泥窑炉烟气脱硝装置。
背景技术：
氮氧化物作为主要的大气污染物之一，是继二氧化硫之后国家严格控制排放的对 象。目前我国氮氧化物排放的总量约为1624. 5万吨，其中水泥窑炉排放大约160万吨，占总排放量的十分之一左右。现在应用最广泛的烟气脱硝技术是SCR技术和SNCR技术，SCR技术脱硝效率可达到95%以上，但是由于其投资大，系统复杂，催化剂寿命短，运行成本高，并不适用于低温低硫的水泥窑炉。而SNCR技术虽然投资低，运行成本少，系统简单，适用范围广，但其致命的缺陷就是脱硝效率低，仅有30% _50%，远不能达到排放的标准。目前只有专利号为201010130558. 3的中国发明专利申请涉及到SCR和SNCR联合脱硝的方法。该专利申请利用5% 10%的尿素或氨水作为还原剂，喷入温度为600°C 900°C的燃煤锅炉烟气通道，初步发生选择性非催化反应；之后烟气流经温度为260°C 400°C的SCR反应器，在催化剂表面发生选择性催化还原反应，可以使浓度为350mg/m3、400mg/m3的NO分别降低到35mg/m3、40mg/m3,同时氨的逃逸浓度控制在5ppm以下。上述专利申请虽然脱硝效率很高，但是其SCR脱硝段还属于高温段，只能适用于燃煤锅炉，处理的气体成分含有较多的SO2，会导致催化剂失活，缩短了催化剂的使用寿命，大大增加了运行成本；此专利并不适用低温的于水泥窑炉增湿塔或除尘系统之后的二次脱硝。
发明内容对于技术背景存在的问题，本实用新型要解决的问题是提供一种用于水泥窑炉烟气脱硝的装置，以在特定的条件下高效脱除氮氧化物。一种水泥窑炉烟气脱硝装置，包括水泥分解窑、余热锅炉、增湿塔、除尘器和SCR反应器，所述的水泥分解窑、余热锅炉、增湿塔、除尘系统依次连接，所述的SCR反应器安装在增湿塔或除尘系统之后，所述的水泥分解窑的尾部烟道设有还原剂喷枪，所述的还原剂喷枪优选设置在烟气管道的二分之一处，其后布置收缩扩散通道，以利于气体混合扩散。所述的SCR反应器优选蜂窝式反应器。所述的SCR反应器不安装喷氨格栅或者其他喷还原剂的设备，还原剂的混合与调配通过前段水泥分解窑尾部烟道内的还原剂喷枪来控制。上述水泥窑炉烟气脱硝装置的运行过程包括以下步骤(I)将还原剂喷入温度为750°C 1100°C的水泥窑炉烟气中混合，混合过程中还原剂与烟气中的氮氧化物发生选择性非催化还原反应，使之大部分被还原为N2 ;所述的还原剂为液氨、氨水或者尿素中的一种或几种。所述的还原剂的喷入速度优选10m/s-20m/s。所述的还原剂喷入量为还原剂中的NH3与烟气中的NOx的摩尔比为I. I I 2. 5 I。(2)还原剂和未被还原的氮氧化物经降温、增湿、除尘后进入SCR反应器，在SCR催化剂的表面发生选择性催化还原反应；烟气中的绝大部分氮氧化物被还原为N2，脱硝率可达到90%以上，同时氨逃逸率可控制在3ppm以下。所述的进入SCR反应器的烟气温度为
85。。 400。。。所使用的催化剂为具有抗碱土碱金属的中低温高活性成分，其形状为蜂窝状，载体为二氧化钛或者二氧化钛与三氧化二铝的有机结合，以催化剂总质量为100%计，所述的SCR催化剂的活性成分包括以下质量百分比的组分
WO3 5 ~ 10%
MoO3 I ~ 5% V2O5 0 ~ 3%
ZrO2 I ~ 3%
MnO2 I ~ 5%
Ce2O3 0-4%,余量为载体。本实用新型装置与已有的技术相比较具有以下的优点I、相对于SNCR技术，本实用新型大大提高了脱硝效率；2、相对于SCR技术，本实用新型降低了氨逃逸率，同时还大大节省了占地面积，缩短了建设周期，降低了投资运营成本；3、本实用新型适用于现有SCR脱硝系统的改造，实施方便；4、本实用新型适用于水泥窑炉系统尾部低温烟气脱硝，符合国家有关控制水泥窑炉NOx排放的环保导向，有着广阔的应用空间和巨大的市场价值。
图I为本实用新型装置的示意图，其中I-水泥分解窑；2_余热锅炉；3_增湿塔；4_除尘器；5_SCR反应器。图2为本实用新型装置中喷枪和收缩扩散通道的局部放大示意图，其中6-喷枪；7-收缩扩散通道。
具体实施方式
实施例I如图I所示的水泥窑炉烟气脱硝装置，包括依次连接的水泥分解窑I、余热锅炉2、增湿塔3、除尘器4和SCR反应器5，所述的SCR反应器为蜂窝式反应器，在温度范围为750°C 1100°C，氮氧化物浓度为600mg/m3的水泥分解窑I的尾部烟道二分之一处布置喷枪，喷枪后布置收缩扩散通道(如图2所示)，按照还原剂的喷入量与烟气中氮氧化物的摩尔数比为2.0 I的量喷入还原剂，喷入速度为15m/s。还原剂在烟道内与烟气混合，并和氮氧化物发生选择性非催化反应，将大部分NOx还原成N2。于温度为95°C左右的除尘器4尾部处布置SCR反应器，装载有蜂窝状、具有抗碱土碱金属的中低温高活性催化剂，其活性成分主要包括8. 5%的W03、3. 6%的Mo03、2. 9%V2O5>2. 8%的Zr02、4. 2%的Mn02、3. 3%的Ce2O3,上述成分混合载体后经干混、捏合、练泥、挤出、干燥和焙烧之后制作成型。还原剂和氮氧化物在催化剂表面发生选择性催化还原反应，实现二次脱硝，脱硝效率可以达到91.7%;SCR反应器出口氮氧化物的浓度为50mg/m3以下，氨逃逸浓度在3ppm左右。实施例2一种水泥窑炉烟气脱硝装置，包括水泥分解窑I、余热锅炉2、增湿塔3、除尘器4和SCR反应器5，与实施例I不同的是，所述的SCR反应器5安装在增湿塔3与除尘器4之间。在温度范围为750°C 1100°C，氮氧化物浓度为600mg/m3的水泥分解窑I的尾部烟道二分之一处布置喷枪6，按照还原剂的喷入量与烟气中氮氧化物的摩尔数比为2. 4 I的量喷入还原剂，喷入速度为15m/s。还原剂在烟道内与烟气混合，并和氮氧化物发生选择性非催化反应，将大部分NOx还原成N2。于温度为160°C左右的增湿塔3尾部处布置SCR反应器5，装载有蜂窝状、具有抗碱土碱金属的中低温高活性催化剂，其活性成分主要包括8. 5%的W03、3. 6%的Mo03、2.9% V205、2. 8%的Zr02、4. 2%的Mn02、3. 3%的Ce2O3,上述成分混合载体后经干混、捏合、练泥、挤出、干燥和焙烧之后制作成型。还原剂和氮氧化物在催化剂表面发生选择性催化还原反应，实现二次脱硝，脱硝效率可以达到91 % ;SCR反应器出口氮氧化物的浓度为55mg/m3以下，氨逃逸浓度在3ppm左右。实施例3一种水泥窑炉烟气脱硝装置，设备布置与实施例2相同，在温度范围为750°C 1100°C，氮氧化物浓度为550mg/m3的水泥分解窑I尾部烟道二分之一处布置喷枪，按照还原剂的喷入量与烟气中氮氧化物的摩尔数比为2.0 I的量喷入还原剂。还原剂在烟道内与烟气混合，并和氮氧化物发生选择性非催化反应，将大部分NOx还原成N2。于温度为160°C左右的增湿塔3尾部处布置SCR反应器5，装载有蜂窝状、具有抗碱土碱金属的中低温高活性催化剂，其活性成分主要包括8. 5%的W03、3. 6%的Mo03、2.9% V205、2. 8%的Zr02、4. 2%的Mn02、3. 3%的Ce2O3,上述成分混合载体后经干混、捏合、练泥、挤出、干燥和焙烧之后制作成型。还原剂和氮氧化物在催化剂表面发生选择性催化还原反应，实现二次脱硝，脱硝效率可以达到91. 8% ;SCR反应器出口氮氧化物的浓度为45mg/m3以下,氨逃逸浓度在3ppm左右。实施例4一种水泥窑炉烟气脱硝装置，设备布置与实施例I相同，在温度范围为750°C 1100°C，氮氧化物浓度为550mg/m3的水泥分解窑I尾部烟道二分之一处布置喷枪，按照还原剂的喷入量与烟气中氮氧化物的摩尔数比为I. 5 I的量喷入还原剂。还原剂在烟道内与烟气混合，并和氮氧化物发生选择性非催化反应，将大部分NOx还原成N2。于温度为95 °C左右的除尘器4尾部处布置SCR反应器5，装载有蜂窝状、具有抗碱土碱金属的中低温高活性催化剂，其活性成分主要包括8. 5%的W03、3. 6%的Mo03、2. 9%V2O5>2. 8%的Zr02、4. 2%的Mn02、3. 3%的Ce2O3,上述成分混合载体后经干混、捏合、练泥、挤出、干燥和焙烧之后制作成型。还原剂和氮氧化物在催化剂表面发生选择性催化还原反应，实现二次脱硝，脱硝效率可以达到91. 8%;SCR反应器出口氮氧化物的浓度为45mg/m3以下，氨逃逸浓度在3ppm左右。
权利要求1.一种水泥窑炉烟气脱硝装置，包括水泥分解窑、预热锅炉、增湿塔、除尘器和SCR反应器，其特征在于所述的水泥分解窑、増湿塔、除尘系统依次连接，所述的SCR反应器安装在增湿塔或者除尘系统之后，所述的水泥分解窑的尾部烟道内设有还原剂喷枪。
2.根据权利要求I所述的脱硝装置，其特征在于所述的还原剂喷枪设置在烟气管道的二分之ー处，其后布置收缩扩散通道。
3.根据权利要求I所述的脱硝装置，其特征在于所述的SCR反应器为蜂窝式反应器。
专利摘要本实用新型公开了一种水泥窑炉烟气脱硝装置，包括水泥分解窑、预热锅炉、增湿塔、除尘器和SCR反应器，所述的水泥分解窑、增湿塔、除尘系统依次连接，所述的SCR反应器安装在增湿塔或者除尘系统之后，所述的水泥分解窑的尾部烟道内设有还原剂喷枪。所述的还原剂喷枪设置在烟气管道的二分之一处，其后布置收缩扩散通道。本实用新型通过在系统的尾部增加SCR脱硝系统降低了SNCR系统中的氨逃逸率，同时通过前部的SNCR初步脱硝减少了SCR反应器的体积和催化剂的用量，降低了脱硝系统的一次性投资费用并提高了系统的脱硝效率。本实用新型适用于水泥窑炉烟气中氮氧化物的脱除，具有广阔的市场和应用前景。
文档编号B01D53/75GK202410497SQ201120504418
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者吴忠标, 李世远, 王岳军, 莫建松 申请人:浙江天蓝环保技术股份有限公司